Misturas Betuminosas com Betumes Modificados

As misturas betuminosas com betume modificado surgem para melhorar as características das misturas betuminosas convencionais, conferindo-lhes menor suscetibilidade térmica e maior

flexibilidade, traduzindo-se numa resposta mais eficaz às solicitações exercidas sobre os pavimentos e maior resistência ao envelhecimento durante a utilização (Branco et al., 2006).

A aplicação de misturas betuminosas com betume modificado permite reduzir a frequência da manutenção, permitindo reduzir os custos destinados à manutenção.

De uma maneira simplificada, os betumes modificados não são mais do que uma mistura de betume com aditivos. Os aditivos conferem ao betume melhores propriedades e melhoram o desempenho do betume na mistura.

5.4.1. Misturas Betuminosas com Betume Modificado com Polímeros

Este tipo de misturas são produzidas com betumes modificados com polímeros, sendo geralmente aplicadas em camadas de desgaste.

Pretende-se com este tipo de mistura melhorar principalmente a elasticidade e a sensibilidade à temperatura, o que conduz ao aumento da resistência à fadiga, à redução da deformação permanente e à redução da propagação de fendas na mistura. As melhorias estão relacionadas com o tipo de polímero utilizado na mistura betuminosa (Batista, 2004).

Os polímeros mais utilizados para a modificação do betume são termoplásticos, que quando aquecidos se tornam maleáveis de forma reversível, sendo por isso possível serem moldados novamente. Os polímeros termoplásticos dividem-se em dois grupos: os elastómetros e os plastómeros. O SBS (estireno-butadieno-estireno), o SIS (estireno-isopreno-estireno), o SB (estireno-butadieno) e o SBR (co-polímero) são exemplos de polímeros elastoméricos termoplásticos, enquanto o EVA (etileno-vinil-acetato), o EMA (etileno-metilo-acrilato), o EBA (etileno-butilo-acrilato) e o PIB (polisobutileno) são polímeros do tipo plastoméricos termoplásticos (Azevedo, 2012).

A adição destes polímeros ao betume traduz-se num aumento da sua viscosidade, na diminuição da penetração, no aumento da temperatura de amolecimento, na melhoria da resistência ao envelhecimento e das propriedades de adesividade.

Este tipo de mistura possui maior viscosidade, sendo necessário atingir temperaturas na ordem dos 160-180ºC durante o fabrico da mistura e temperaturas na ordem dos 140-160ºC para se

proceder à compactação. É conveniente não exceder os 190ºC, por forma a minimizar a oxidação do betume e evitar a degradação do polímero (Batista, 2005).

A modificação do betume com polímeros é realizada em fábrica, sendo o betume modificado fornecido ao fabricante da mistura betuminosa. Logo, o processo de fabrico da mistura betuminosa é idêntico ao processo de fabrico de uma mistura betuminosa convencional, tendo que ser apenas resguardado que a cisterna de armazenamento do ligante está equipada com um sistema de agitação adequado para manter a homogeneidade da mistura.

A componente mais importante na modificação do betume com polímeros é a razão betume/polímero, visto condicionar as propriedades finais e também o preço do produto, na medida em que o preço dos polímeros é superior ao preço do betume.

Segundo o caderno de encargos da Estradas de Portugal referente ao ano 2012, o betume modificado é possível empregar, pelo menos, em misturas betuminosas drenantes, e misturas betuminosas rugosas, devendo o projeto indicar o tipo de betume a utilizar (Estradas de Portugal, 2012).

A aplicação de misturas betuminosas drenantes com betumes modificados em camadas de desgaste proporcionam uma melhoria significativa das condições de circulação em tempo de chuva e ainda a diminuição do ruído de rolamento. Contudo, devido à passagem do tráfego e sob as ações atmosféricas, verifica-se a colmatação dos poros. Com o passar do tempo este pavimento poderá apresentar características semelhantes às de uma mistura rugosa.

As misturas betuminosas com PMB apresentam módulos de deformabilidade na ordem dos 4000 MPa e os 9000 MPa.

A percentagem de betume do betão betuminoso drenante e das misturas rugosas apresentam valores similares, compreendidos na ordem dos 4 a 6%. Já no que diz respeito à porosidade, os valores são muito distintos, sendo que o betão betuminoso drenante apresenta valores compreendidos entre 22 e 30%, enquanto as misturas betuminosas rugosas apresentam valores na ordem dos 3 a 6% (Batista, 2004; Branco et al., 2006).

No geral, as misturas betuminosas com PMB apresentam:

 Melhores características funcionais, através de uma melhoria da rugosidade e da aderência;

 Maior durabilidade e flexibilidade;

 Menos suscetibilidade térmica;

 Melhor comportamento à fadiga e/ou às deformações permanentes.

5.4.2. Misturas Betuminosas com Betume Modificado com Borracha

As misturas betuminosas com betume modificado com borracha (BMB) consistem em misturas em que o betume é modificado com borracha, proveniente de pneus usados.

O betume é previamente modificado com a borracha reciclada de pneus, via húmida, antes deste se misturar com os agregados. Este processo pode ser realizado em fábrica ou numa unidade de produção localizada na central de fabrico da mistura betuminosa, sendo este último processo o mais recorrente em Portugal (Batista, 2005).

Segundo Azevedo (2012) os betumes modificados com borracha de pneus podem ser de três tipos:

 De baixa percentagem de granulado de borracha (BBB) – resulta num betume de baixa

viscosidade (inferior a 10% em relação à massa total do ligante);

 De média percentagem de granulado de borracha (BBM) – resulta num betume de média

viscosidade (10 a 15% em relação à massa total do ligante);

 De alta percentagem de granulado de borracha (BBA) – resulta num betume de alta viscosidade (superior a 18% em relação à massa total de ligante).

O betume modificado de borracha de baixa e média percentagem é produzido em fábrica, já o betume de alta percentagem de granulado é produzido in situ, no estaleiro, na altura de fabrico das misturas betuminosas, por este não ser estável ao armazenamento (Estradas de Portugal, 2012).

As principais características que as misturas betuminosas adquirem com a incorporação de borracha são: um ligante betuminoso com excelentes propriedades elastómeras; alta viscosidade a altas temperaturas e muito boa flexibilidade a baixas temperaturas.

As misturas betuminosas com betume modificado com borracha resistem melhor à fadiga e à propagação de fissuras e permitem a diminuição da espessura total de reforço do pavimento. A redução da camada de reforço proporciona algumas vantagens, estas vantagens são as mesmas que foram mencionadas para as misturas betuminosas de alto módulo (subcapítulo 5.3.2.).

Em relação à resistência da deformação permanente, as misturas betuminosas, mesmo com elevadas incorporações de BMB, apresentam valores inferiores aos admitidos para as zonas mais quentes e com maior tráfego pesado. As características do BMB são a principal causa, sobretudo a sua elevada viscosidade, muito superior face a um betume modificado convencional.

A utilização de BMB em camada de desgaste contribui para melhorar a resistência ao envelhecimento, assim como as características superficiais, aumentando a durabilidade do pavimento. Contribui também para a redução do impacte ambiental, através da diminuição do ruído de rolamento (Batista, 2005).

Para além das vantagens que a borracha proveniente dos pneus introduz nas misturas betuminosas, permite a utilização de um resíduo, dando uma nova utilização ao material, em vez da sua acumulação em depósitos ou incineração.

Normalmente o betume modificado com borracha aplica-se em dois tipos de misturas, em mistura betuminosa rugosa (MBR-BMB) e em mistura betuminosa aberta (MBA-BMB). Sendo a primeira mistura aplicada em camadas de base, de regularização ou de desgaste e a segunda aplicada apenas em camadas de desgaste.

Na Tabela 10 resumem-se as principais características das misturas MBR-BMB e MBA-BMB.

Tabela 10: Características das misturas MBR-BMB e MBA-BMB (Antunes et al., 2006)

Mistura Dimensão máxima

do agregado (mm) Ligante

Percentagem de BMB relativa à massa total da mistura (%)

Porosidade da mistura (%) MBR-BMB 12,5 BMB com 20 a 22% de borracha 8-9 4,5-6,5 MBA-BMB 10 BMB com 20 a 22% de borracha 9,5-10,5 10-15

A mistura MBR-BMB exibe módulos de deformabilidade compreendidos entre 3000 e 4500 MPa para betumes base 35/50, e 2500 a 3500 MPa para betumes base 50/70. Enquanto a mistura

MBA-BMB apresenta módulos de deformabilidade na ordem 1500 e 2500 MPa para betumes de base 35/50, e 1000 e 2000 MPa para betumes base 50/70.

O BMB para além da sua utilização em misturas betuminosas, também pode ser empregue em camadas selantes, consiste numa camada delgada com betume modificado aplicada sobre a superfície de um pavimento betuminoso envelhecido. Este procedimento tem como objetivo reduzir a propagação das fendas (Antunes et al., 2006).

5.4.3. Misturas Betuminosas com Borracha

Nas misturas betuminosas com borracha, a borracha é adicionada juntamente com os agregados, este processo é designado por via seca. Esta mistura é idêntica à mistura betuminosa com BMB quanto à tua constituição, pois ambas são constituídas por borracha reciclada.

As partículas de borracha são inicialmente adicionadas aos agregados pré-aquecidos, antes do betume ser adicionado. O betume é aquecido a temperaturas entre 140 e 160 ºC e adicionado à mistura constituída por borracha-agregado (Visser & Verhaeghe, 2000).

As dimensões das partículas de borracha neste processo de fabrico são normalmente superiores, em relação à dimensão das partículas de borracha utilizadas para o BMB. Sendo que as partículas de borracha neste tipo de mistura betuminosa substituem em parte o agregado mineral.